(57)【要約】【課題】電気自動車の挙動制御に用いる車両諸元の変化量を、複数センサの設置なしに求め得るようにして安価に挙動制御の高精度化を実現する。【解決手段】停車状態で電気自動車の前輪および後輪を同位相で相互逆向きに駆動することにより、サスペンション装置の弾力を介し車体に上下振動を発生させ、その振動周波数を１Hz 〜数十Hz程度の範囲内で変化させ、その伝達特性（周波数特性）Ａから、車体上下振動のゲインがピークになった時のピークゲイン周波数f1を求める。一方、基準車両重量（運転者のみが乗車している時の車両重量）のもと上記と同様の要領で発生させた車体上下振動の伝達特性（周波数特性）Ｂから、そのピークゲイン周波数f0を予め求めておき、f0と、f1との差から、サスペンション装置のバネ定数ｋを用いて車重変化量ΔｍをΔｍ＝｛k/(2π)2｝｛(1/f12)-(1/f02)｝の演算により求める。【選択図】図２
2005168260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体にサスペンション装置を介して懸架した前輪と後輪とを具え、これら前輪と後輪とを独立にモータ駆動するようにした電気自動車において、
前輪および後輪の少なくとも一方を、他方の車輪の接地点を反力受けとして前後駆動させることにより、車体に上下振動を発生させるための上下振動発生用モータ駆動制御手段と、
該車体の上下振動を検出するための上下振動検出手段と、
この手段により検出した車体上下振動から、車体上下振動の出方に影響を及ぼす車両諸元の変化量を演算するための車両諸元変化量演算手段とを具備してなることを特徴とする電気自動車の車両諸元変化量演算装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両諸元変化量演算装置において、
前記上下振動発生用モータ駆動制御手段が、前輪および後輪を同位相で相互逆向きに前後駆動することにより、車体に上下振動を発生させるものであり、
前記車両諸元変化量演算手段は、該車体上下振動の伝達特性から車重変化量を演算するものであることを特徴とする電気自動車の車両諸元変化量演算装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両諸元変化量演算装置において、
前記上下振動発生用モータ駆動制御手段は、順次周波数が変化するよう車体を上下振動させるものであり、
前記車両諸元変化量演算手段は、該車体上下振動のゲインがピークになった時のピークゲイン周波数と、基準車両重量のもとで予め求めておいたピークゲイン周波数との差から車重変化量を演算するものであることを特徴とする電気自動車の車両諸元変化量演算装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両諸元変化量演算装置において、
前記上下振動発生用モータ駆動制御手段が、前輪および後輪の一方を制動した状態で他方の車輪を前後駆動することにより、車体に上下振動を発生させるものであり、
前記車両諸元変化量演算手段は、該車体上下振動の大きさと、基準前後重量配分のもと前記上下振動発生用モータ駆動制御手段により発生させて予め求めておいた車体上下振動の大きさとの対比により、車両前後重量配分の変化量を演算するものであることを特徴とする電気自動車の車両諸元変化量演算装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両諸元変化量演算装置において、
前記車両諸元変化量の演算に先立ち、サスペンション装置の不均一なストロークに起因した車体の傾斜が解消されるよう前輪および後輪を同位相で相互逆向きに前後駆動するよう構成したことを特徴とする電気自動車の車両諸元変化量演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のヨーレート制御などの挙動制御に際し、電気自動車の目標挙動を求めるのに必要な車両諸元変化量、特に、車両重量や前後重量配分のように走行条件に応じて変化する電気自動車の車両諸元変化量を演算するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両重量や前後重量配分のように走行条件に応じて変化する車両諸元を推定し、これらに基づき車両のヨーレートを制御するものとしては従来、例えば特許文献１に記載のごときものがある。
このヨーレート制御装置は、車両の目標ヨーレートを多くの様々な条件のもとで、また、多くの外乱を十分に考慮して、これら条件や外乱のもとでも精度よく最適化可能にし、これにより高精度なヨーレート制御を実現することを狙ったものである。
【０００３】
近年車両に搭載される後差動制限制御装置や駆動力配分制御装置などのさまざまな車両挙動制御装置において行われているが、その制御量を、車両の運動状態（運動方程式）に基づき所定通りに設定した目標ヨーレートが実現されるよう決定する時、現実的には路面摩擦係数の検出（推定）に係わる応答性や精度が十分でないという問題があり、また、検出（推定）可能な走行条件、たとえば路面摩擦係数変化や、素早いステアリングホイール操作（操舵）に対する車両挙動の応答性や、車両挙動の非線形性、ステアリングホイールを大きく操作した場合の車両挙動の非線形性や、車両の積載状況などで変化する車両重量および前後重量配分の検出（推定）精度および応答性が十分でないという問題がある。
【０００４】
これらの問題に関する制約のため上記の目標ヨーレートを最適化することが難しいとして特許文献１に記載のヨーレート制御技術は、車両の運動状態を推定し、これに基づき目標ヨーレートを演算するに際し、
右操舵と左操舵の際における車両挙動特性の違いと、推定した現在走行中の車両重量、および、推定した現在の車両前後重量配分の少なくとも一つに基づきスタビリティファクタを演算し、この演算したスタビリティファクタに基づき目標ヨーレートを演算するというものである。
【０００５】
具体的には、車両重量と、前後重量配分比と、前後軸重量と、前後軸−重心間距離と、前後輪の等価コーナリングパワーと、実際の前輪舵角とを考慮して目標ヨーレートを演算し、また、左右の転舵方向で別々の定常ヨーレートゲインを設定して目標ヨーレートを演算する。
さらに、車両の動特性を考慮して基準ヨーレートを算出するにあたり、操舵に対するヨーレート応答の遅れ時定数を路面摩擦係数の推定値に基づいて変更し、基準ヨーレートを算出する。
また、車両がスピン状態である場合は、目標ヨーレート補正係数による基準ヨーレートに対する補正の補正速度を、実ヨーレートに追従する一次遅れカットオフ周波数で設定して低下、あるいは禁止し、目標ヨーレートが過大になるのを防止する、というものである。
【特許文献１】特開平 2002-316546 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、駆動力配分により車両のヨーレート制御を精度よく行うためには外乱を十分に考慮する必要であり、外乱の中でも車両の重量変化や前後重量配分はヨーレート制御を行う際に大きな外乱要因となる。
そして本発明が対象とする電気自動車では特に、各車輪を個々のモータにより独立に駆動制御することができ、この各輪独立駆動制御により応答性の良い車両のヨーレート制御を行い得ることが大きな利点であるため、如何に外乱を車両モデルに考慮できるかが大きな課題となる。
【０００７】
ところで、車両の重量変化や前後重量配分変化などの外乱をヨーレート制御に考慮しようとする場合、これらの変化を検出したり推定するために、前後加速度センサやブレーキ液圧センサなど複数のセンサが必要になり、コストアップの要因になるという問題を生ずる。
【０００８】
本発明は、電気自動車の場合、少なくとも前輪と後輪とを独立にモータ駆動し得て、前後輪の駆動態様によってはサスペンション装置による車輪の弾支構造を介し車体を上下振動させることができ、しかも、車両の挙動制御に際して精度上の前記要求を満足させるため求める必要のある車重変化や前後重量配分変化などの車両諸元の変化が、当該上下振動の変化となって現れるとの事実認識にもとづき、
この上下振動変化から車両諸元変化量を演算して車両挙動制御に提供し得るようにし、これにより、上下振動を検出するための加速度センサの設置のみで、複数のセンサを用いることなく、従って上記コスト上の問題を生ずることなく車両挙動制御の高精度化を実現し得るようにした電気自動車の車両諸元変化量演算装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明による電気自動車の車両挙動変化量演算装置は、請求項１に記載のごとくに構成する。
先ず、前提となる車両は、車体にサスペンション装置を介して懸架した前輪と後輪とを独立にモータ駆動する電気自動車とし、この電気自動車に対し、
前輪および後輪の少なくとも一方を、他方の車輪の接地点を反力受けとして前後駆動させることにより、車体に上下振動を発生させるための上下振動発生用モータ駆動制御手段と、
この手段により発生させた車体の上下振動を検出するための上下振動検出手段と、
この手段により検出した車体上下振動から、車体上下振動の出方に影響を及ぼす車両諸元の変化量を演算するための車両諸元変化量演算手段とを設ける。
【発明の効果】
【００１０】
かかる本発明の車両諸元変化量演算装置によれば、上下振動発生用モータ駆動制御手段が前輪および後輪の少なくとも一方を、他方の車輪の接地点を反力受けとして前後駆動させることで、車体に上下振動を発生させ、この車体上下振動を上下振動検出手段により検出し、車両諸元変化量演算手段が、この検出した車体上下振動から、車体上下振動の出方に影響を及ぼす車両諸元の変化量を演算するため、
上記車体上下振動変化から車両諸元変化量を演算して車両挙動制御に提供し得ることとなり、このため、センサとしては車体上下振動を検出する加速度センサ（上下振動検出手段）の設置のみで、複数のセンサを用いることなく、従って前記コスト上の問題を生ずることなく車両挙動制御の高精度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる車両諸元変化量演算装置を具えた電気自動車の線図的側面図である。
電気自動車は、その車体１にサスペンション装置2F，2Rを介して懸架した前輪3Fおよび後輪3Rを具え、これら前輪3Fおよび後輪3Rに対し個々にモータ4F,4Rを駆動結合して前輪3Fおよび後輪3Rを個別に駆動し得るようになす。
【００１２】
なお、モータ4Fは左右前輪3Fに共通なものでもよいし、左右前輪3Fに個別に設けてもよく、また、モータ4Rは、左右後輪3Rに共通なものでもよいし、左右後輪3Rに個別に設けてもよい。
【００１３】
モータ4F,4Rに駆動エネルギーを供給する共通なエネルギー供給装置５を車載し、これをバッテリ5aおよびインバータ5bにより構成する。
モータ4F,4Rへの駆動エネルギー供給は、コントローラ６がインバータ5bによる制御下でバッテリ5aからの電力をモータ4F,4Rに供給してこれを行い、かかるエネルギー供給を受けてモータ4F,4Rが対応する車輪を駆動することにより電気自動車を、運転者がアクセルペダル操作により要求した駆動力で走行させるものとする。
【００１４】
ところでコントローラ６は、上記した車両の走行駆動制御のほかに、本発明が目的とする車両諸元変化量の演算処理をも行うもので、図示せざる上下振動発生用モータ駆動制御手段および車両諸元変化量演算手段を内蔵する。
前者の上下振動発生用モータ駆動制御手段は、停車状態で例えば、図１に矢αおよびβで示すように前輪3Fおよび後輪3Rを同位相で相互逆向きに前後駆動するようインバータ5bを介してモータ4F,4Rへバッテリ5aの電力を供給することにより、サスペンション装置2F,2Rの弾力を介し車体１に上下振動γを発生させると共に、その振動周波数を順次１Hz 〜数十Hz程度の範囲内で変化させるようにする。
なお、モータ4Fが左右前輪3Fに個別に設けてあったり、モータ4Rが左右後輪3Rに個別に設けてある場合は、左右前輪3Fに係わる両モータ4Fを同期して同方向に駆動し、左右後輪3Rに係わる両モータ4Rを同期して同方向に駆動するのは言うまでもない。
【００１５】
この車体上下振動γを車体１の重心Ｇにおいて検出するための、加速度センサを可とする上下振動検出手段７を設ける。
コントローラ６内における前記した車両諸元変化量演算手段（図示せず）は、手段７により検出した、図２にＡで例示するように振動ゲイン（振動の大きさ）が周波数に対して変化する車体上下振動の検出結果を入力され、これを基に上下振動γの伝達特性（周波数特性）Ａから車両諸元の１つである車両重量の変化量（車重変化量）を演算する。
【００１６】
この車重変化量の演算に当たっては、基準車両重量（例えば運転者のみが乗車している時の車両重量）のもと前記したと同様の要領で発生させた車体上下振動の図２に示す伝達特性（周波数特性）Ｂから、車体上下振動のゲインがピークになる時のピークゲイン周波数f0を予め求めておく。
そして、今回検出した車体上下振動γの図２に示す伝達特性（周波数特性）Ａから、車体上下振動のゲインがピークになった時のピークゲイン周波数f1を求め、基準となるピークゲイン周波数f0と、今回検出した固有のピークゲイン周波数f1との差から、サスペンション装置2F,2Rのバネ定数ｋを用いて車重変化量Δｍを以下の演算により求める。
Δｍ＝｛k/(2π)2｝｛(1/f12)-(1/f02)｝
【００１７】
コントローラ６は、上記のようにして演算した車重変化量Δｍを基に、車重変化に応じた新たな現在の車両ヨー慣性モーメントを算出し、この車重変化に応じ修正したヨー慣性モーメントを車両ヨーレート制御のための車両モデル（車両運動方程式）に反映させて目標ヨーレートを求め、コントローラ６は前記の走行制御中に当該目標ヨーレートが達成されるようエネルギー供給装置５から各モータ4F,4Rへの電力を制御して所定のヨーレート制御を行う。
【００１８】
上記ではコントローラ６が、車両諸元変化量として車両ヨー慣性モーメントに関与する車重変化量Δｍを求め、これをヨーレート制御に資する場合につき述べたが、更なるヨーレート制御精度の向上を目的とし、車両諸元変化量として車両ヨー慣性半径に関与する車体前後重量配分変化量をも求め、これをもヨーレート制御に資するようにした構成を以下に説明する。
【００１９】
この場合、コントローラ６内における前記した上下振動発生用モータ駆動制御手段（図示せず）は、停車状態で、前輪3Fを制動した状態で、または、後輪3Rを制動した状態で、他方の車輪3Rまたは3Fを前後駆動することで車体１に前後方向のモーメントを作用させ、この前後モーメントによりサスペンション装置2F,2Rの弾力を介して車体１に上下振動を発生させる。
この車体上下振動を上下振動検出手段７により検出する。
【００２０】
コントローラ６内における前記した車両諸元変化量演算手段（図示せず）は、手段７で検出した車体上下振動の大きさ（伝達特性）から現在の車両前後重量配分を推定し、
基準前後重量配分（運転者のみが乗車している時の前後重量配分）のもと上記と同様の要領で発生させて予め求めておいた車体上下振動の大きさと、手段７で検出した車体上下振動の大きさとの比率から車両前後重量配分の変化量を演算し、以下のごとく車両のヨーレート制御に資する。
【００２１】
つまりコントローラ６は、前記車重変化量Δｍに応じ修正した後の車両ヨー慣性モーメントを、上記車体上下振動の大きさの比率から求めた車両ヨー慣性半径の変化量（基準前後重量配分でのヨー慣性半径からのずれ量）に応じて更に修正し、この再修正したヨー慣性モーメントを車両ヨーレート制御のための車両モデル（車両運動方程式）に反映させて目標ヨーレートを求め、コントローラ６は前記の走行制御中に当該目標ヨーレートが達成されるようエネルギー供給装置５から各モータ4F,4Rへの電力を制御して所定のヨーレート制御を行う。
これにより、ヨーレート制御を行うときの外乱となる、車重変化および前後重量配分変化の双方による影響を排除することができ、ヨーレート制御精度の更なる向上を実現することができる。
【００２２】
上記した車両諸元変化量の演算、および、これに基づくヨー慣性モーメントの修正は、車体１が水平状態に安定していることを前提とするものであるが、実際は、サスペンション装置2F,2Rなどのフリクションの差により車体１が傾斜している可能性があり、この場合は上記の作用効果が半減する。
これを回避するため、上記した車両諸元変化量の演算、および、これに基づくヨー慣性モーメントの修正を行う前に、コントローラ６が、サスペンション装置2F,2Rの不均一なストロークに起因した車体１の傾斜が解消されるよう前輪3Fおよび後輪3Rを同位相で相互逆向きに前後駆動して、車体１の姿勢を安定させておくようにするのが好ましい。
【００２３】
なお図１では、上下振動検出手段７として、車体１の重心Ｇにおける上下振動を検出する１個の加速度センサを設けたが、サスペンション装置2F,2Rにそのストローク量を検出するストロークセンサが既に設けられている場合は、これらストロークセンサの検出値から車体上下振動を演算しても良い。
【００２４】
何れにしても本実施例の構成によれば、前輪および後輪の少なくとも一方を、他方の車輪の接地点を反力受けとして前後駆動させることにより、車体に上下振動を発生させ、この車体上下振動の変化から車両諸元の変化量を演算して車両ヨーレート制御の高精度化に資することから、
センサとしては、加速度センサを可とする上下振動検出手段７を１個設けるだけで、複数のセンサを用いることなく、若しくは、上記のように既存のサスペンションストロークセンサを利用してセンサの設置なしに、車両ヨーレート制御の高精度化を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例になる車両諸元変化量演算装置を具えた電気自動車を示す線図的側面図である。
【図２】前後輪の同位相逆駆動により車体に生じさせた上限振動の周波数特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  車体
2F  前輪サスペンション装置
2R  後輪サスペンション装置
3F  前輪
3R  後輪
4F  前輪駆動モータ
4R  後輪駆動モータ
５  エネルギー供給装置
5a  バッテリ
5b  インバータ
６  コントローラ（上下振動発生用モータ駆動制御手段：車両諸元変化量演算手段）
７  上下振動検出手段（加速度センサ）
【図１】
2005168260.tif 000003
【図２】
2005168260.tif 000004